Дозиметрический контроль профессионального облучения в Сухопутных войсках США

Майор А. Еркин

В связи с существенным возрастанием в последние годы количества эксплуатируемых в обезоруженных силах США разнообразных источников ионизирующих излучений, а также с целью обеспечения постоянного и достоверного контроля за радиационной безопасностью обслуживающего их персонала командованием сухопутных войск США принят ряд практических мер по реорганизации и переоснащению службы дозиметрического контроля профессионального облучений.

Согласно сообщениям американской военной печати, контроль профессионального облучения военнослужащих и гражданского персонала 775. подразделений, частей и учреждений сухопутных войск США, имеющих в своем распоряжении различные источники ионизирующих излучений, возлагается в мирное время на армейский центр-.дозиметрического контроля (ЦДК, г. Лексингтон, штат Кентукки). Контроль осуществляется по методу «доза - почтой», те есть. путем пересылки по почте необлученных дозиметров из ЦДК в контролируемые им организации и возвращения облученных дозиметров для считывания их показаний в центре. Выполнение мероприятий по контролю облучения в частях и учреждениях возложено на штатного офицера по радиационной безопасности.

Помимо ЦДК и его 775 абонентов, созданная служба контроля профессионального облучения включает архивный отдел долговременного хранения информации о дозах и сроках облучения каждого военнослужащего или гражданского лица, подвергающихся воздействию радиации при выполнении своих функциональных обязанностей. Этот архивный отдел размещен в Редстоунском арсенале (г. Хантсвилл, штат Алабама).
Центральное место в системе контроля облучения отводится ЦДК. Основными его задачами являются;
- учет и контроль распределения дозиметров по абонентам;
- рассылка и сбор дозиметров по установленному графику методом «доза - почтой»;
- считывание показаний дозиметров, присланных абонентами;
- обработка показаний' дозиметров в соответствии с принятыми методиками расчета эквивалентной дозы облучения;
- составление и рассылка информационно-отчетных материалов, а также подготовка ответов на запросы организаций и частных лиц по конкретным историям облучения;
- подготовка анкетных данных и информации о дозах облучения подконтрольных лиц для архивного хранения.

С конца 40-х годов и до недавнего времени в качестве технических средств контроля профессионального облучения в армии США использовались фотопленочные дозиметры. Их последним представителем стал дозиметр с пленками фирмы «Кодак» (тип № 3), размещёнными в пластиковом корпусе-держателе. Корпус имеет четыре зоны, различающиеся по поглощающей способности прикрывающих их фильтров. Основные причины, побудившие отказаться от применения фотопленочных дозиметров, заключаются в низкой точности их показаний в интервале доз менее 0,2 мЗв (97 проц. личного состава сухопутных войск США, занятых на работах с источниками ионизирующих излучений, получают за год дозу менее 1 мЗв), в существенном искажении показаний дозиметров в сторону завышения при хранении под действием таких внешних факторов, как свет, тепло, влажность, а также в значительной сложности разработки автоматизированных устройств для считывания показаний и обработки фотопленочных дозиметров.

Рис, 1, Схематичное изображение элементов дозиметра UD-802AS и измерительного устройства UD-710A: 1 - кремниевый фильтр; 2 - инфракрасная лампа; 3 - корпус дозиметра; 4 - держатель детекторов; 5 - захват для перемещения держателя при смене детекторов; 6 - эталонный источник света; 7 - детектор; 8 - фотоэлектронный умножитель; 9 - блок считывания перфорационного кода; 10 - магазин с дозиметрами

С середины 80-х годов командованием сухопутных войск США принято решение о переходе с фотопленочных на термолюминесцентные дозиметры (ТЛД), реализующие иной физический принцип регистрации дозы облучения. При нагревании в диапазоне температур от 100 до 400° С облученные чувствительные элементы (детекторы) этих дозиметров, представляющий собой спрессованные из специально подобранных неорганических веществ таблетки объемом 0,5 см3, испускают слабый поток света, параметры которого служат мерой дозы облучения. Полную замену фотопленочных дозиметров термолюминесцентными планировалось завершить к 1990 году. С целью научного обеспечения перехода к ТЛД в 1985 году был организован специальный комитет по дозиметрии ионизирующих излучений. Наряду с изучением условий облучения личного состава и оценкой качества информации, получаемой с помощью ТЛД, на комитет возлагалась задача выработки предложений по объему поступающей, обрабатываемой и хранимой информации с учетом законодательных норм, регламентирующих порядок установления льгот и выплаты компенсаций лицам, подвергшимся профессиональному облучению.

Центральное место в службе дозиметрического контроля профессионального облучения в сухопутных войсках США отводится ЦДК. Его переоснащение ведется путем замены основного контролирующего прибора (дозиметра), установки и освоения современной вычислительной техники и аппаратуры передачи данных. Кроме того, важное место занимает переподготовка обслуживающего персонала и подбор дополнительного числа сотрудников, имеющих опыт работы с ТЛД.

Согласно оценкам американских специалистов, переход\сухопутных, войск США на новую систему контроля профессионального облучения требует затрат, равных 20 долларам на каждый вводимый в обращение ТЛД. При этом предполагается, что общее количество дозиметров, циркулирующих в системе, составит около 114 тыс. штук.

Из множества моделей аппаратуры для термолюминесцентной дозиметрии выбран комплект японской фирмы «Панасоник», включающий дозиметр UD-802AS и автоматическое измерительное устройство UD-710A {рис. 1). В корпусе дозиметра размещаются четыре детектора, два из которых изготовлены из бората лития, активизированного медью, а два других - из сульфата кальция, активированного таллием. Эти материалы нанесены на непрозрачные пластиковые подложки в виде тонкого слоя мелкокристаллического порошка и защищены сверху слоем прозрачной пластмассы.

Для возбуждения термолюминесценции измерительное устройство снабжено импульсной инфракрасной лампой с кремниевым фильтром. Ее излучение фокусируется на непрозрачной подложке детектора, вызывая его нагрев и испускание света со стороны прозрачного защищенного покрытия. Скорость и температура нагрева регулируются путем изменения длительности импульсов инфракрасного излучения. Всего за цикл считывания показаний с одного детектора формируется три импульса различной длительности. Первый вызывает нагрев детектора до нижней границы рабочего диапазона температур, второй приводит к дальнейшему его нагреву в рабочем диапазоне 100- 400° С, а третий еще выше поднимает температуру, обеспечивая отжиг детектора, необходимый для полного восстановления его начальных характеристик перед повторным использованием. После автоматической смены очередного детектора трехимпульсный цикл нагрева повторяется. Таким образом, на считывание показаний одного дозиметра с помощью измерительного устройства затрачивается около 25 с.

Наличие микропроцессора в схеме управления измерительным устройством позволяет не только исключить перевод устройства в различные режимы работы вручную, но и автоматизировать калибровку его измерительного тракта с помощью эталонного источника света, осуществлять без вмешательства оператора смену детекторов и дозиметров, считывать информацию, записанную перфорационным кодом на корпусе дозиметра, вести обработку результатов измерений и их передачу потребителю. Например, микропроцессорная обработка показаний четырех детекторов одного дозиметра, различающихся как по составу материала, так и по толщине прикрывающих их фильтров, дает возможность в рамках используемого для этой цели алгоритма UD-803ALG (разработан фирмой «Панасоник») оценивать спектральный состав гамма-, бета- и нейтронного излучений, а также рассчитывать величину эквивалентной дозы. Ввиду неоднозначности результатов, к которым приводит указанный алгоритм расчета эквивалентной дозы нейтронного излучения, признано целесообразным выделять дозиметры, подвергшиеся облучению нейтронами, в особую группу для последующего углубленного анализа их показаний специалистами.

Рис. 2. Схема прохождения дозиметрической информации в сухопутных войсках США

Первоначальная калибровка комплекта ТЛД и измерительного устройства осуществляется фирмой-изготовителем по излучению изотопа цезия-137. В процессе эксплуатации рекомендуется повторять калибровку в поле гамма-излучения цезия-137 ежегодно, а в смешанных полях гамма-, бета- и нейтронного излучений - раз в два года.

Периодичность считывания показаний ТЛД в сухопутных войсках США регламентируется следующим образом. При проведении работ в неизвестной радиационной обстановке считывание показаний первые два месяца осуществляется еженедельно. Если недельная эквивалентная доза в течение этого периода достаточно стабильна, то вводится ежемесячное считывание показаний. Дополнительно предусматривается считывать показания дозиметров раз в три месяца, если личный состав облучается стабильными и малыми дозами. Это делается с целью повышения достоверности оценки малых величин эквивалентной дозы облучения, поскольку частые считывания показаний, соответствующих нижнему пределу регистрации дозиметра, ведут к резкому возрастанию погрешности определения суммарной дозы, накопленной за длительный период времени. Возможность увеличения интервала между считываниями показания до трех месяцев обусловливается также и незначительной величиной изменения показаний ТЛД с течением времени при малых дозах облучения.

Организация прохождения дозиметрической информации в службе дозиметрического контроля профессионального облучения личного состава сухопутных войск США позволяет выделять для долговременного хранения только наиболее важную информацию (рис. 2). Так, первичная дозиметрическая информация, включающая непосредственные результаты измерений, ряд коэффициентов, используемых при расчете эквивалентной дозы, а также заводской номер дозиметра, хранится в ЦДК на магнитных лентах и дисках не более года. Обобщенная информация архивного характера, содержащая сведения о лицах, облучение которых контролировалось с помощью ТЛД о сроках облучения и полученных дозах, должна храниться по меньшей мере 30 лет в архивном отделе Редстоунского арсенала.

Данные о дозах облучения, полученные в ЦДК, поступают в контролируемые части и учреждения сухопутных войск США в виде машинных распечаток установленной формы. Вместе с ними рассылаются ТЛД, подготовленные в ЦДК к повторному использованию. Распечатки рекомендуется вклеивать в индивидуальные медицинские карты облучаемых лиц.

Органы, осуществляющие контроль облучения, используют современную вычислительную технику и аппаратуру передачи данных. Это обусловлено значительным и все возрастающим (со средней скоростью 0,2 млн. записей в год) объемом дозиметрической и сопутствующей информации, подлежащей оперативной обработке и предназначенной к различным, в том числе и длительным, срокам хранения. Вае операции по обработке поступающей информации выполняются в ЦДК с помощью мини-компьютера фирмы «Хьюлетт-Паккард» марки НР-1000 (модель 6) при использовании пакета программ IMAGE-1000, обеспечивающего высокую скорость обработки данных. В перспективе планируется перейти к мини-компьютеру НР-1000 (модель 29), обладающему большим объемом памяти.

Обобщенная дозиметрическая информация передается из ЦДК в архивный отдел Редстоунского арсенала посредством аппаратуры передачи данных, включающей графопостроители, печатающие устройства и терминалы различных типов, а также линию связи, обладающую пропускной способностью до 14 400 бод. Здесь информация поступает на ЭВМ типов IBM-4341 и IBM-4381, распределяющие ее по архивной базе данных, организованной на магнитных дисках общей емкостью 600 Мбайт. Основные характеристики указанных мини-компьютеров и ЭВМ приведены в таблице.

По запросам подразделений, частей и учреждений сухопутных войск США, являющихся абонентами ЦДК, хранимая в архивном отделе информация высылается в виде справок и отчетов, размноженных на печатающих устройствах.

Зарубежное военное обозрение №10 1990 С.22-25